题目内容

辉铜矿是冶炼铜的重要原料.
(1)工业上冶炼粗铜的某种反应为:Cu2S+O2═2Cu+SO2
①当产生标况下11.2L气体时,转移电子数目为
 
;
②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的
 
极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,电解质溶液增重bg,则粗铜中含锌的质量分数为
 
;
(2)将辉铜矿、软锰矿做如下处理,可以制得碱式碳酸铜:

①铜单质放置于潮湿空气中,容易生成碱式碳酸铜,反应化学方程式是
 
;
②步骤Ⅱ中,碳酸氢铵参与反应的离子方程式为
 
;
③步骤Ⅰ中发生如下3个反应,已知反应i)中生成的硫酸铁起催化作用.请写出反应(Ⅲ)的化学方程式.
Ⅰ)Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O
Ⅱ)Cu2S+Fe2(SO4)3═CuSO4+CuS+2FeSO4
Ⅲ)
 

④步骤Ⅱ中调节pH后的溶液中,铜离子浓度最大不能超过
 
mol?L-1.(已知Ksp[(Cu(OH)2)]=2×10-a)
考点:电解原理,制备实验方案的设计
专题:实验设计题,电化学专题
分析:(1)①根据电子守恒求转移电子数目;
②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的正极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,增加的质量即为析出的铜,电解质溶液增重bg,设参加反应的锌和铜的质量分别是mg、ng,则m+n-a=b,根据电子守恒可知
m
65
+
n
64
=
a
64
,解得m=65b,则粗铜中含锌的质量分数为
65b
m+n
=
65a
a+b
;
(2)①铜单质放置于潮湿空气中,容易与氧气、水、二氧化碳等结合生成碱式碳酸铜为生锈,反应化学方程式是2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3;
②步骤Ⅱ是调节溶液pH的,因此碳酸氢铵与氢离子反应,则反应的离子方程式为HCO3-+H+=H2O+CO2↑;
③硫酸铁起催化作用,则第二步中生成的硫酸亚铁需要在第三步中重新被氧化生成硫酸铁,因此反应的化学方程式为MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O;
④溶液的pH=3.5,则溶液中氢氧根浓度是10-10.5mol/L,所以根据氢氧化铜的溶度积常数可知,铜离子的浓度不能超过
2×10-a
(10-10.5)2
=2×1021-a mol/L.
解答: 解:(1)①根据反应Cu2S+O2=2Cu+SO2可知,反应中氧元素化合价和铜元素化合价降低,只有硫元素的化合价从-2价升高到+4价,失去6个电子,所以当产生标况下11.2L气体即0.5mol二氧化硫时,转移电子物质的量是0.5mol×6=3mol,其数目为3NA,故答案为:3NA;
②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的正极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,增加的质量即为析出的铜,电解质溶液增重bg,设参加反应的锌和铜的质量分别是mg、ng,则m+n-a=b,根据电子守恒可知
m
65
+
n
64
=
a
64
,解得m=65b,则粗铜中含锌的质量分数为
65b
m+n
=
65a
a+b
;
故答案为:正;
65a
a+b
;
(2)①铜单质放置于潮湿空气中,容易与氧气、水、二氧化碳等结合生成碱式碳酸铜为生锈,反应化学方程式是2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3,
故答案为:2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3;
②步骤Ⅱ是调节溶液pH的,因此碳酸氢铵与氢离子反应,则反应的离子方程式为HCO3-+H+=H2O+CO2↑,故答案为:HCO3-+H+=H2O+CO2↑;
③硫酸铁起催化作用,则第二步中生成的硫酸亚铁需要在第三步中重新被氧化生成硫酸铁,因此反应的化学方程式为MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O,故答案为:MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O;
④溶液的pH=3.5,则溶液中氢氧根浓度是10-10.5mol/L,所以根据氢氧化铜的溶度积常数可知,铜离子的浓度不能超过
2×10-a
(10-10.5)2
=2×1021-a mol/L,
故答案为:2×1021-a.
点评:本题考查了物质分离提纯的方法和流程分析应用,主要是物质性质的理解,掌握基础是关键,题目难度中等.
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